摘要：本文對PowerPC處理器MPC8250嵌入式linux系統(tǒng)充分發(fā)揮了linux對網(wǎng)絡(luò)和MPC8250等設(shè)備的強大支持功能。與傳統(tǒng)的人工查閱故障診斷手冊相比，該系統(tǒng)可與飛機故障診斷系統(tǒng)進行實時通訊，有利于故障的快速查詢、維修方案的快速選定。 關(guān)鍵字：嵌入式linux系統(tǒng) PowerPC處理器 MPC8250 一、引 言 我們開發(fā)了某型飛機外場維護系統(tǒng)的一個網(wǎng)絡(luò)終端通訊平臺，其硬件核心采用Motorola公司的嵌入式PowerPC處理器MPC8250，軟件方面采用嵌入式linux作為操作系統(tǒng)，實現(xiàn)了飛機外場維護與飛機故障診斷系統(tǒng)的安全、快速通信。這個系統(tǒng)平臺具有體積小、功耗低、性能高等特點。 二、MPC8250構(gòu)架與系統(tǒng)硬件平臺簡介 PowerPC是Linux較早開始支持的處理器之一。PowerPC處理器芯片MPC8250基于PowerQUICC（Quad Integrated CommunicationsController）II 結(jié)構(gòu)，是面向高性能、低功耗、小體積的通信設(shè)備而開發(fā)的處理器。其內(nèi)部集成了一個高性能嵌入式G2 內(nèi)核、一個靈活的系統(tǒng)集成單元SIU和許多控制領(lǐng)域的常用外圍通信組件（組成通信處理模塊CPM，CommunicationsProcessor Module），可用于許多方面，尤其是在通訊和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方面。G2內(nèi)核頻率在150-200MHz之間，CPM、PCI最高頻率為133MHz，外部頻率為66MHz，可同時處理高達128個全雙工時分復(fù)用邏輯通道。 根據(jù)目標系統(tǒng)的不同，系統(tǒng)硬件平臺可以引出所需的MPC8250的外部通訊接口。我們的系統(tǒng)提供了8M的flash用于存放內(nèi)核鏡像文件、文件系統(tǒng)、應(yīng)用程序和備份數(shù)據(jù)，64MSDRAM用作內(nèi)存，521KB 的flash用于存放啟動代碼，此外還有RS232串口、10/100M以太網(wǎng)口以及JTAG支持等。 三、基于MPC8250的嵌入式linux系統(tǒng)開發(fā) 1.編譯環(huán)境的定制 通常主機與目標板的CPU都不相同，需要進行交叉編譯。能夠進行交叉編譯的工具很多，一般使用GNU C，它包括gcc、g++編譯器，glibc、newlib 等C庫，binutils 以及其他一系列開發(fā)工具。不同的開發(fā)平臺需要不同的交叉編譯工具。這里我們選擇德國denx軟件中心提供的一套用于PowerPC嵌入式linux移植的開發(fā)編譯環(huán)境ELDK3.0（Embedded LinuxDevelopmentKit）。 在主機上安裝完畢后，修改bash_profile配置文件的路徑和交叉編譯環(huán)境，具體如下： PATH=$PATH：$HOME /bin：/opt/afeu/usr/bin：/opt/afeu/bin：/usr/bin CROSS_COMPILE=ppc_82xx EXPORT PATH CROSS_COMPILE 2.目標系統(tǒng)資源分配 嵌入式linux系統(tǒng)一般沒有硬盤設(shè)備，存儲空間十分有限。這就要求在Linux移植之前，需要對系統(tǒng)硬件地址精心分配，充分合理地利用。根據(jù)前面介紹的系統(tǒng)硬件平臺，這里給出目標設(shè)備的地址分配，如表1所示。 3.調(diào)試環(huán)境的建立 在嵌入式系統(tǒng)中一般沒有顯示器等輸出設(shè)備，不利于在目標系統(tǒng)上進行調(diào)試。為了調(diào)試目標系統(tǒng)，我們通過JTAG仿真器BDI2000來跟蹤調(diào)試目標機上的代碼。其調(diào)試環(huán)境如圖1所示。 其中網(wǎng)卡1＃和目標機直接相連，用來下載內(nèi)核鏡像，NFS文件共享等。網(wǎng)卡2＃連接到BDI2000上，再通過JTAG口連接到目標機上。串口用于命令傳輸、接收返回信息等。 4.Linux系統(tǒng)引導(dǎo)模塊U-Boot U-BOOT是denx軟件中心依照GPL（General PubliCLicense）發(fā)布的系統(tǒng)引導(dǎo)模塊，支持多種處理器，如ARM系列、PowerPC系列、MIPS 系列、X86系列等。編譯U-BOOT-1.1.0后生成可執(zhí)行文件，然后根據(jù)自己的目標系統(tǒng)修改編輯U-BOOT包下的文件，進行移植（這里需要說明的是，由于找不到MPC8250的支持包，而它和TQM8260內(nèi)核相差不大，所以下面采用8260ads 的支持包，同樣兼容）如： 修改目標系統(tǒng)配置文件./include/configs/MPC8260ADS.h中的寄存器值、SDRAM 控制器參數(shù)、串口參數(shù)等； 修改目標板定義文件./board/mpc8260ads/mpc8260ads.C中的I/O 端口定義； 修改BCSR 等； U-Boot在引導(dǎo)Linux內(nèi)核啟動時，向內(nèi)核傳遞了一個命令行，內(nèi)核根據(jù)這個命令行的參數(shù)來對系統(tǒng)進行相應(yīng)設(shè)置。在linux內(nèi)核啟動時，必須要掛載一個根文件系統(tǒng)。根文件系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)NFS 和本地文件系統(tǒng)LFS兩種方式提供。 （1）通過LFS引導(dǎo)linux系統(tǒng) 通過LFS引導(dǎo)linux，可將bootargs設(shè)置如下： setenv bootargs root="/dev/mtdblock1" rw ip=24.86.246.216： 24.86.246.100： 24.86.246.100： 255.255. 255.0：afeu： eth1： off （2）內(nèi)核裁減與移植 （1）Linux內(nèi)核裁減：嵌入式系統(tǒng)存儲單元十分有限，精簡內(nèi)核顯得尤為重要。內(nèi)核裁減主要是去掉無用模塊，增加所需模塊，使之更符合目標系統(tǒng)。這主要包括平臺類型（platformsupport）的選擇，我們選擇TQM8260；Memory Technology Device（MTD）選擇內(nèi)核對MTD和Flash的支持；Networking options選擇內(nèi)核對網(wǎng)絡(luò)的支持；file systems 選擇內(nèi)核對文件系統(tǒng)的支持；MPC8260CPMoptions用于配置目標系統(tǒng)的一些通信設(shè)備。 裁減完內(nèi)核后需要對其重新進行編譯，方法與通用linux編譯基本無異，限于篇幅，不再贅述。 （2）Linux內(nèi)核移植：內(nèi)核移植源碼主要分部在Linux/include/arch/ppC下。根據(jù)目標系統(tǒng)，對與_res 變量相關(guān)的參數(shù)進行調(diào)試跟蹤修改，其修改的關(guān)鍵代碼如下： 對于arch/ppc/8260_io/commproc.c，改宏定義為：#defineBRG_INT_CLK（16 ＊ 1000000）； 在arch/ppc/8260_io/uart.C中設(shè)置波特率：bd->bi_baudrate=9600； 在arch/ppc/kernel/m8260_setup.C中設(shè)置總線頻率：bininfo->bi_busfreq=66； 設(shè)置arch/ppc/kernel/m8260_setup.C中的系統(tǒng)重啟地址為： startaddr=0xeff00100； 此外，還需要修改MTD 設(shè)置，主要是修改drivers/mtd/maps/tqm8260.c文件中的分區(qū)定義（和目標系統(tǒng)地址分配有關(guān)）和目標系統(tǒng)的Flash 的配置，使其滿足自己系統(tǒng)的要求。關(guān)于8M Flash的分區(qū)會在文件系統(tǒng)中敘述。 修改完內(nèi)核源碼，反復(fù)調(diào)試無誤后，鏡像內(nèi)核文件，并使用U-Boot通過tftp將內(nèi)核鏡像文件下載到目標板上。重新引導(dǎo)后，目標板linux即可成功啟動。 5.文件系統(tǒng) （1）文件系統(tǒng)的分類：根據(jù)物理位置文件系統(tǒng)一般可分為網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)NFS和本地文件系統(tǒng)LFS。NFS 對于目標系統(tǒng)的要求一般不大，只需要提供網(wǎng)絡(luò)接口傳送文件；而LFS 對目標系統(tǒng)卻要求苛刻，一般需要大容量的flash。在嵌入式系統(tǒng)中，NFS主要用來對LFS 進行調(diào)整，即先在主機上將文件系統(tǒng)做好，通過NFS 掛載，調(diào)試用戶系統(tǒng)。通過NFS 和LFS兩種方式引導(dǎo)linux系統(tǒng)的方法前面已有介紹，這里不再贅述。 Linux支持的文件系統(tǒng)格式主要有CRAMFS（CompressedROMFile System）和JFFS（Journalling Flash File System）。其中前者是只讀的，在啟動時裝載較快，可用來存儲動態(tài)連接庫、應(yīng)用程序、初始化腳本等；后者可進行讀寫操作，其第2個版本即JFFS2，還較好地解決了諸如Flash 的空間、使用壽命和垃圾回收問題。 （2）Flash分區(qū)：基于對CRAMFS和JFFS兩種文件系統(tǒng)的上述分析，可以將flash劃分為只讀區(qū)和可讀寫區(qū)，這既有利于linux系統(tǒng)的正常啟動，又利于文件的數(shù)據(jù)保護。其分區(qū)如表2所示。 EDLK3.0提供的文件系統(tǒng)較大，而且很多對目標系統(tǒng)都沒有用，需要對其進一步進行裁減。裁減之后需要完善文件系統(tǒng)，以最大可能地符合目標系統(tǒng)。最后需要將裁減完善后的文件系統(tǒng)掛載為根文件系統(tǒng)。 四、結(jié) 論 基于PowerPC處理器MPC8250嵌入式linux系統(tǒng)充分發(fā)揮了linux對網(wǎng)絡(luò)和MPC8250等設(shè)備的強大支持功能。與傳統(tǒng)的人工查閱故障診斷手冊相比，該系統(tǒng)可與飛機故障診斷系統(tǒng)進行實時通訊，有利于故障的快速查詢、維修方案的快速選定。